Basisschaltung verstärkt nur 2 dB

OP #4658996
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Um ein bisschen zu spielen und mein Verständnis der Basisschaltung als 
HF-Verstärker zu verbessern, habe ich die obige Schaltung in qucs 
eingegeben und den Transient-Verlauf und die S-Parameter, speziell S21, 
berechnet.

 Leider komme ich, egal was ich probiere, nicht über S21 = 2 dB im 
Bereich f = 1MhZ..1GHz hinaus. Gibt es einen Weg, S21 weiter zu erhöhen? 
(andere Wahl von R19, R20, Anpassungsglieder vor Ein- und Ausgang? (wie 
könnten die aussehen?) Wenn ich R19 durch L = 1 mH ersetze, komme ich 
auf S21 = 5 dB, aber mehr schaffe ich nicht und es kommt mir auch 
merkwürdig vor, hier eine Induktivität zu haben).
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OP #4659114
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Die 'Powersourcen', die ich für die Berechnung von S21 verwende, haben 
einen Innenwiderstand von 50 Ohm. Mit einem höheren Innenwiderstand im 
Ausgangskreis wäre es wohl möglich die Spannungsverstärkung zu 
steigern(stimmt das?), aber man hat halt die 50 Ohm im HF-Bereich. 
Vielleicht müßte man irgendwelche Anpaßglieder mit L und C Bauteilen 
dazwischenschalten?
#4659132
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Hallo Jürgen,
Idealerweise müsste man mittels Trafo die Eingangsimpedanz des 
Transistors auf 50Ohm transformieren. Zusätzlich den Ausgang möglichst 
hochohmig machen und dann miitels Trafo auf 50Ohm 
heruntertransformieren.
Siehe Schaltung im Anhang mit 12dB Verstärkung. In der Realität wird das 
bei breitbandiger Anwendung sehr schwierig mit den Trafos. Dei Schaltung 
im Anhang ist für LTspice.
Gruß
Helmut
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Gast #4659136
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Frühe transistorisierte Fernsehtuner für UHF hatten in der Eingangsstufe 
den AF239 u.ä. in Basisschaltung.
Die Verstärkung ergab sich durch den Parallelschwingkreis am Kollektor.
Der wurde gleichzeitig mit dem Oszillator auf die Eingangsfrequenz 
abgestimmt, mit Kapazitätsdioden.
OP #4659182
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Ich habe mir gerade mal S11 und S22 angesehen. Interessant ist, daß S22 
im ganzen Frequenzbereich gleich 1 ist (also 0dB). Nach dem, was ich im 
Tietze-Schenck über Breitband-HF-Verstärker gelesen habe, sollte der 
Wert aber besser zwischen 0 und 0.1 liegen. Deutet dieses große S22 
darauf hin, daß man mit einer geeigneten Anpassungsschaltung S22 <= 0.1 
(oder so) und S21 dann ein ganzes Stück größer bekommen kann? Gibt es 
eine Möglichkeit:

1) Eine geeignete Topologie für eine (passive) Anpaßschaltung aus 
allgemeinen Überlegungen zu bestimmen?

2) Aus den Kurven Sij[f] (i,j=1,2) optimale Werte für die (L,C,R)-Werte 
in dieser Anpaßschaltung zu bestimmen?
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OP #4659264
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> Idealerweise müsste man mittels Trafo die Eingangsimpedanz des
> Transistors auf 50Ohm transformieren. Zusätzlich den Ausgang möglichst
> hochohmig machen und dann miitels Trafo auf 50Ohm
> heruntertransformieren.
> Siehe Schaltung im Anhang mit 12dB Verstärkung. In der Realität wird das
> bei breitbandiger Anwendung sehr schwierig mit den Trafos. Dei Schaltung
> im Anhang ist für LTspice.


Danke für das Beispiel, bisher habe ich nie an Transformatoren gedacht, 
weil solche für mich ein Bestandteil der Leistungselektronik und der NF 
waren (Lautsprecheranpassung etc.). Ich habe jetzt mal experimentell 
einen Trafo am Ausgang eingebaut und die Schaltung etwas modifiziert und 
komme damit immerhin auf 10 dB.
Gast #4659448
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Jürgen B. schrieb:
> Gibt es einen Weg, S21 weiter zu erhöhen?

Es hilft ungemein, vor einer Simulation sich zumindest mit den 
Grundschaltungen der Transistortechnik vertraut zu machen. Dann fällt 
die Beantwortung der Frage wie Schuppen aus den Haaren.

http://elektroniktutor.de/analogverstaerker/verst_b.html

http://prof-gossner.eu/pdf/11-Transistor%20im%20Wechselspannungsverstaerker.pdf
OP #4666603
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Vielen Dank erstmal für die zahlreichen Antworten, die für mich 
insgesamt sehr hilfreich waren. Im Laufe meiner weiteren Überlegungen 
ist mir noch ein kleines Problem aufgefallen:

Tietze-Schenk, 13. Auflage, 24.3 Breitband-Verstärker, 24.3.1 Prinzip 
eines Breitband Verstärkers sagen
"Das Funktionsprinzip eines Breitband-Verstärkers beruht darauf, daß man 
eine spannungsgesteuerte Stromquelle mit einem Gegenkopplungswiderstand 
beidseitig an einen Wellenwiderstand Z_W anpassen kann."

Meinke-Gundlach, Taschenbuch der Hochfrequenztechnik sagen in F 19, 4. 
Breitbandverstärker ähnliches über Breitbandverstärker durch 
Spannungsgegenkopplung.

Ich habe versucht in meiner Beispielschaltung eine solche Gegenkopplung 
einzubauen, um damit S21 zu erhöhen und S22 abzusenken, bin aber mit 
unterschiedlichsten Versuchen letztlich immer gescheitert:

In obiger Beispielschaltung ist R22 eine solche Rückkopplung, ich habe 
aber auch viele andere Bauteilkombinationen, -werte und -topologien für 
die Rückkopplung probiert.

Mittlerweile sehe ich zwei grundsätzliche Probleme, warum ich 
gescheitert sein kann:

1) Bei der Basisschaltung ist der Ausgang gleichphasig zum Eingang, bei 
der Emitterschaltung (die Tietze-Schenk als Demonstrationsbeispiel (Abb. 
24.46) gewählt hat) ist der Ausgang gegenphasig.

Ich habe das durch eine Phasenschieberschaltung korrigieren wollen, dies 
brachte aber auch keinen Erfolg.

2) Letztlich vermute ich, daß der Hauptgrund für das Versagen eines 
solchen Spannungs-Rückkopplungsansatzes ist, daß der Eingang der 
Basisschaltung - anders als derjenige der Emitterschaltung - sehr 
niederohmig ist, und deshalb zu viel Energie vom Ausgang abgezogen wird, 
um in der Rückkopplung wirksam zu sein. Es gibt zwar durchaus 
Schaltungsbeispiele für Rückkopplung in der Basisschaltung, aber es sind 
eigentlich alles (Colpitts-)Oszillatoren, wo anstelle von R22 in meinem 
Beispiel ein geeigneter Kondensator steht (ich habe selbst solche 
Schaltungen schon erfolgreich dimensioniert und simuliert)

Ist 2) der richtige Erklärungsansatz, oder gibt es doch einen 
Rückkopplungsaufbau, für meine Schaltung (anstelle R22) um 
Tietze-Schenks "Breitbandanpassung durch Rückkopplung" zu realisieren?

P.S.: Ich habe durchaus verstanden, daß man das Problem auch ohne eine 
solche Rückkopplung angehen kann oder, daß man mit einem weiteren 
Transistor am Ausgang vieles einfacher machen kann, aber ich will halt 
auch verstehen, warum es mit der Rückkopplung einfach nicht klappen 
will.
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Gast #4667015
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Jürgen B. schrieb:
> 2) Letztlich vermute ich, daß der Hauptgrund für das Versagen eines
> solchen Spannungs-Rückkopplungsansatzes ist, daß der Eingang der
> Basisschaltung - anders als derjenige der Emitterschaltung - sehr
> niederohmig ist, und deshalb zu viel Energie vom Ausgang abgezogen wird,
> um in der Rückkopplung wirksam zu sein.

Damit liegst du wohl richtig. Die Basisschaltung hat eine 
Eingangsimpedanz von Rbe/Hfe (Basisbahnwiderstand / 
Wechselstrom-Verstärkung). Mit dem von dir gewählten Transistor ergibt 
das ca 2 Ohm. Der Innenwiderstand der Gegenkopplung muss also auch in 
diesen Bereichen liegen. Das geht dann meist nur mit einem 
Gegenkopplungstrafo. Wie in den Links im Vorpost beschrieben

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